前言：寻找写作灵感？中文期刊网用心挑选的模块化机房建设及实施标准化分析，希望能为您的阅读和创作带来灵感，欢迎大家阅读并分享。
随着IT基础架构的转型，以数据集中为重要标志的信息化建设在提高业务处理的效率、提升IT架构的可靠性和降低运维成本的同时，也对数据中心机房的快速部署、灵活扩容和稳定运行提出了更高的要求。笔者的工作单位中国人民银行益阳市中心支行（以下简称“益阳市中支”）通过运用模块化机房建设方案，分别对市县两级机构的机房统一实施更新改造，打造规范标准、安全可靠、运维便捷和绿色节能的机房，为业务运行提供安全可靠的IT基础设施环境。
一、模块化机房的定义
模块化机房是指将IT机柜、配电柜、精密空调、冷通道、UPS主机、电池柜和动环监控系统等设备及设施按功能分类，通过工厂预制的方式生产成相应的功能模块，在现场像搭积木一样组合成整体的机房（如图1所示）。
二、模块化机房的技术优势
1.组件标准，整体具备高可靠性
模块化机房使用的组件采用模块化、标准化和高可靠性设计，核心设备可以根据需求，灵活实现N+1、N+X和2N等冗余备份方案。整个系统稳定性高，安全可靠。
2.集成简化，建设周期有效缩短
模块化机房所有的功能模块采用批量生产，预先测试、现场集成的方式供货和部署，对基础环境、供水供电等外部环境保障接口统一，甚至基础设施和IT设备能一体化交付，可大幅减少机房规划设计、建设实施和联调验收等环节的工作量。
3.分期建设，按需灵活拓展部署
模块化机房按末端制冷、末端配电和末端布线的理念，按需部署组件，通过预留外部接口的方式，与机房基础设施建设解耦，在降低初始投资的基础上，可以通过灵活扩展供配电和制冷等组件适应未来需求。
4.绿色节能，运行成本大量节省
模块化机房采用密封通道技术，隔离冷热气流，制冷系统的容量与负载需求匹配更精准，制冷效率更高，电能转换率能高达95%，整体PUE可以不超过1.5，节省大量的运行费用。
5.智能管理，运行风险精准防控
模块化机房所有组件自带运行状况内部监控功能，能独立对组件进行可视化管理，支持通过标准的RS485、SNMP协议与机房整体环境监控系统集成，配合3D虚拟展示技术，实时集中显示设备和设施的运行状态、故障告警等功能。
三、益阳市中支及辖内支行机房状况
益阳市中支组织架构包含中支本级和4个县（市）支行共5家单位，均自行设计建设了供本单位业务使用的机房。实施改造前，5家单位的机房均暴露出安全隐患。中支本级的原有中心机房建成于2004年，建筑面积约370平方米，存在设备超期服役，老化现象造成故障频发；空间规划不合理和利用率低造成耗能偏大；各子系统独立运行导致应急能力差等问题，且整体能效偏低，PUE值大于2.2。综上原因，益阳市中支中心机房更新改造的必要性和紧迫性凸显。2015年，长沙中支《湖南省人民银行系统信息化“十三五”发展规划》，将该改造项目列为全省重点信息化建设项目。2019年前后，辖内4个县（市）支行根据益阳市中支关于支行机房标准化改造的要求，对各自单位的原有机房进行了升级改造，分别占用建筑面积为25-50平米。但因为当时无统一标准、经费紧张等原因，遗留下选址不合理导致安全基线无法达标、设备老旧和型号不一，造成运维困难以及未配备安防监控设施导致机房运行和管理存在风险等问题。
四、模块化机房建设实践
1.地市机构模块化机房建设
（1）整体方案
以益阳市中支为例，其模块化机房按《中国人民银行计算机机房规范化工作指引》（银办发【2006】9号）中C类计算机机房和国家2星级绿色数据中心标准设计，部分关键和重要设备参照《电子信息系统机房设计规范》（GB50174-2008）中B级机房标准配备。机房整体面积107平方米，分别为主机房、办公网机房、监控操作室、电池室和新风室等，其中电池室在办公大楼负一层，其他分区在办公大楼三楼原机房位置改建。主机房采用双排单通道的布局部署一套华为FusionModule2000模块化机房，包括1台一体化智能配电柜、1个综合布线柜、2个网络机柜、2个运营商机柜、6个服务器机柜和2台行间精密空调等。在通道加装网孔隔断门，使用门禁控制实现单向出入，划分为运营商设备区和核心业务区。地市级机构模块化机房分区和布局如图2和图3所示。
（2）主要设备部署情况
益阳市中支中心机房共部署供配电系统、UPS系统、照明系统、防雷接地系统、静电防护系统、空调制冷系统、新风与排气系统、自动消防系统、门禁系统、视频监控、入侵报警系统、动力环境监控系统、机柜与冷通道系统、综合布线系统和集中远程管理系统等15个子系统。供配电系统设计负荷100KW，分别在大楼配电间市电和发电机输出开关引入两路供电线路，经智能配电柜中的ATS开关，提供三路UPS和多路动力设备供电，并配备210KW的应急发电机作为后备供电系统，用于应急制冷。UPS系统分为IT应急配电和辅助应急配电两部分。IT应急配电使用2台机架式20KW主机和80节容量为100Ah的电池，按2N冗余模式运行，为服务器机柜中的设备进行双回路供电。辅助应急配电使用1台机架式6KW主机和16节容量为100Ah的电池，为门禁系统、视频监控等辅助系统供电。地市级机构模块化机房配电柜系统如图4所示。照明系统由工作照明、应急照明和疏散照明组成，均采用LED绿色光源。防雷接地系统采用三级防雷设计，在配电柜市电总输出端设置二级防雷，在UPS输出端安装的C类防雷产品。接地系统采用联合接地方式，使用铜排在地板下构成等电位联结网格，机柜、线路、金属管槽、墙面龙骨架、吊顶龙骨架和地板支架接地全部连接到网格中，铜排连接处使用熔锡工艺，进行防氧化处理，并使用螺杆加固连接。空调制冷系统配备2台25KW制冷量的恒温恒湿水平送风行间精密空调，按2N冗余模式运行，并设置成自动轮巡模式。新风与排气系统为整个机房提供空气正压和紧急情况下的排烟功能，新风量达到2500立方/小时，排气量达到3000立方/小时。自动消防系统采用无管网气体自动灭火系统及消防报警系统，配有机房专用空气呼吸器，具备与供电系统联动功能，并与大楼消防报警系统集成。门禁系统采用双向门禁模式，分别在房间进出门、通道两端和隔离门等位置安装支持国密算法IC卡技术的读卡器。视频监控采用数字网络型监控设备，布放10个高清摄像头和1台硬盘录像机，对所有分区实施无死角和全天候的监控，并与大楼安全保卫管理系统集成。动力环境监控系统在接入全省统一机房监控平台的基础上，通过智能接口卡采集配电系统、空调系统、UPS系统和新风与排气系统等数据，监测漏水情况，显示在监控大屏上，并通过短信和电话对非法入侵、设备运行异常等情况进行实时告警。综合布线系统采用支持万兆传输速率的超六类双绞线和多模光纤，在所有的运营商、网络和IT设备柜中分别布放24口网口和光纤配线架，所有线缆采用上走线和金属线槽敷设的方式全部接入到综合布线柜中统一进行配线。集中远程管理系统分别采用1台32口KVM-over-IP交换机和1台16口Serial-over-IP交换机,对机房中所有服务器和网络设备进行集中管理。
（3）建设周期和费用
该项目于2017年4月立项后启动设计工作，同年7月设计方案获得上级单位批复，10月完成项目采购，12月正式开工，2018年2月竣工，工期62天。2018年6月项目通过初验，模块化机房投入试运行，并于同年10月分别通过上级单位组织的终验。通过第三方决算审计，项目累计投入190.1万元。地市级机构模块化机房实景如图5所示。
2.县级机构模块化机房建设
（1）整体方案
以益阳市中支辖内4家县级支行为例，支行的机房更新改造按照装修标准、选址合理、配电规范、标识清晰和规范达标的原则，以实现机房建设、运行和管理标准化为主要需求。每家支行的机房均按《中国人民银行电子信息系统机房建设规范》（银办发【2019】15号）中IV级机房标准设计，部分设备参照国标C级机房标准部署，分别选用位于办公楼2、3层的20～30平米全封闭房间作为机房场地，对原机房进行迁址建设。每家支行采用单排单通道的布局配备1套模块化机房，其中2个IT机柜、1台列间精密空调和1台精密配电柜，并预留1个IT柜的位置。县级机构模块化机房布局和设备部署如图6所示。
（2）主要设备部署情况
县级支行模块化机房部署了与地市级机房功能相同的15个子系统，但根据实际情况，对部分子系统进行减配，例如消防系统改为手动灭火器结合火灾自动报警方式，综合布线系统不设专门的布线柜，改为超五类网线直接接入IT设备柜的方式。供配电系统负荷30KW，市电和发电机供电经大楼配电间ATS开关后，通过一路供电线路接入一体化配电柜。配电柜集成市配电、UPS主机和电池电源，按上下位置划分成3个区域，上部安装配电模块，模块中包含UPS输入输出配电、空调配电及6路IT设备配电，安装有B、C级防雷器，中部采用导轨方式安装UPS主机，并采用电池入列的方式将电池摆放在配电柜下方。县级机构模块化机房配电系统如图7所示。UPS系统使用1台机架式6KW主机和16节容量为65Ah的电池，为网络设备、服务器、监控和门禁系统等重要设备提供应急电源。空调制冷系统配备1台12.5KW制冷量的恒温恒湿水平送风行间精密空调，所有机柜顶部配备4组应急制冷风扇，用于紧急情况下机柜内冷热空气对流。综合布线系统采用支持千兆传输速率的超五类双绞线，在2个IT设备柜底部分别布放48口网口架，采用先上后下走线和金属线槽敷设的方式连接大楼信息点。动力环境监控系统采用统一的机房监控平台，按集中监控、分级告警的模式，将各子系统的运行状态实时显示在地市级机房内的监控大屏上，并根据情况向所在单位的管理人员实时告警。
（3）建设周期和费用
为更好地实现支行机房标准化要求，辖内支行机房的更新改造由益阳市中支整合成辖内县（市）支行机房标准化改造项目进行建设。项目于2018年10月立项后启动设计工作，同年12月完成项目采购。项目采用“建成一个，验收一家”分步建设的方式实施，2019年3月第一家支行开工建设，至8月所有支行机房完成验收，建设周期为160天。项目建成后，通过第三方决算审计，整个项目累计投入59.89万元。县级机构模块化机房实景如图8所示。
五、实践效果
1.技术更新，提升安全可靠性能
使用模块化机房技术完成两级机构机房更新改造后，彻底化解了原来大量关键设备和设施超期服役带来的风险隐患，建成了绿色节能环保的IT基础平台，为业务连续运行提供了安全可靠的基础平台。改造后，机房电源由一体化精密配电系统供电，解决了大楼内线路和原配电设备老化的问题，使IT设备运行的供电保障有了大幅提升。
2.节能绿色，产生较好的经济效益
统计数据表明，相比改造前，模块化机房投运后，地市级机构机房运行消耗的电能减少了18万度/年，PUE值达到1.2，县级机构机房运行消耗的电能减少30%，PUE值为1.1。
3.管理精细，提升运维管理质效
建设标准统一、配置统一、监控统一和运维统一的模块化机房，使得设备、设施和线缆标识更加规范和清晰，运行状态可视化，提高了运维工作的效率，并为推广集中统一运维模式和统一监控无人值守模式奠定了基础。
作者:马国胜 单位:中国人民银行益阳市中心支行